JP4840813B2

JP4840813B2 - Semiconductor manufacturing method

Info

Publication number: JP4840813B2
Application number: JP2006281268A
Authority: JP
Inventors: 俊一水町
Original assignee: Renesas Electronics Corp
Current assignee: Renesas Electronics Corp
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2026-10-16
Also published as: JP2008098558A

Description

本発明は、半導体ウエハの液体による処理に関する。 The present invention relates to processing a semiconductor wafer with a liquid.

半導体装置の製造においては、半導体ウエハを加工し、半導体ウエハ表面上に集積回路などの素子を形成する。その半導体装置の製造の過程において、液体による処理、例えば、洗浄、ウェットエッチングなどが行われる。以下に、ウエハ上に付着したパーティクルを除去するためにウエハ１枚毎に洗浄する一般的な技術について説明する。 In manufacturing a semiconductor device, a semiconductor wafer is processed to form an element such as an integrated circuit on the surface of the semiconductor wafer. In the process of manufacturing the semiconductor device, processing with a liquid, for example, cleaning, wet etching, or the like is performed. A general technique for cleaning each wafer in order to remove particles adhering to the wafer will be described below.

図１は、ウエハ処理部１を上面から見た図である。ウエハ処理部１内にはウエハ処理ステージ２が用意される。ウエハ処理ステージ２にはウエハを載置するための複数のガイドピン４が設けられる。ウエハ３は、複数のガイドピン４の上に置かれ、ガイドピン４によって水平に支持される。 FIG. 1 is a top view of the wafer processing unit 1. A wafer processing stage 2 is prepared in the wafer processing unit 1. The wafer processing stage 2 is provided with a plurality of guide pins 4 for mounting a wafer. The wafer 3 is placed on a plurality of guide pins 4 and supported horizontally by the guide pins 4.

図２は、図１のＡ−Ａ´断面においてウエハ処理部１を側面から見た図である。ウエハ３は、表面（素子形成面、以下表面と記載する）５と裏面（素子形成面とは反対側の面、以下裏面と記載する）6とを有する。ウエハ３の表面５が洗浄されるときには裏面６が下向きに配置されてガイドピン４に支持される。ウエハ３の裏面６が洗浄されるときには表面５が下向きに配置されてガイドピン４に支持される。図２は、表面５が下向きに配置され裏面６が洗浄される場合を示す。 FIG. 2 is a view of the wafer processing unit 1 as viewed from the side in the AA ′ cross section of FIG. 1. The wafer 3 has a front surface (element forming surface, hereinafter referred to as a front surface) 5 and a back surface (a surface opposite to the element forming surface, hereinafter referred to as a back surface) 6. When the front surface 5 of the wafer 3 is cleaned, the back surface 6 is disposed downward and supported by the guide pins 4. When the back surface 6 of the wafer 3 is cleaned, the front surface 5 is disposed downward and supported by the guide pins 4. FIG. 2 shows the case where the front surface 5 is arranged downward and the back surface 6 is cleaned.

裏面６が上に向いた状態で、ウエハ３がガイドピン４の上に置かれる。その際、ウエハ３の中心と、ウエハ処理ステージ２の回転軸２ａとはほぼ同一の軸上に位置する。ノズル８からウエハ３の裏面６の中央付近に純水９が供給されると共に、ウエハ処理ステージ２が回転軸２ａを中心に回転する。純水９によりウエハ３の裏面６が濡れる。純水９は、回転の遠心力により外周方向に移動しながら、ウエハ３の裏面６を覆う。ウエハ３の裏面６の汚れは、この純水９の流れに巻き込まれ、裏面６から除去される。 The wafer 3 is placed on the guide pins 4 with the back surface 6 facing upward. At this time, the center of the wafer 3 and the rotation axis 2a of the wafer processing stage 2 are located on substantially the same axis. Pure water 9 is supplied from the nozzle 8 to the vicinity of the center of the back surface 6 of the wafer 3, and the wafer processing stage 2 rotates about the rotation shaft 2a. The back surface 6 of the wafer 3 is wetted by the pure water 9. The pure water 9 covers the back surface 6 of the wafer 3 while moving in the outer peripheral direction by the centrifugal force of rotation. Dirt on the back surface 6 of the wafer 3 is caught in the flow of pure water 9 and removed from the back surface 6.

本発明に関して、先行技術文献を以下に示す。
特許文献１には、被処理物に対し遠心力で塗り広げる液体の裏面回り込み防止を目的とした技術が開示されている。この技術によれば、凸面で構成された支持台によって被処理物の主表面がラウンド形状に反ることにより、主表面に付与された液体が被処理物の裏面に回り込み難くなる。 Prior art documents relating to the present invention are shown below.
Patent Document 1 discloses a technique for preventing a liquid from spreading around the object to be treated by centrifugal force. According to this technique, the main surface of the object to be processed is warped in a round shape by the support base constituted by a convex surface, so that the liquid applied to the main surface is difficult to go around the back surface of the object to be processed.

特許文献２には、真空処理方法および基板処理装置が開示されている。この技術によれば、基板を回転させている間に基板の挟持位置を変化させることによりパーティクルの発生が抑制される。 Patent Document 2 discloses a vacuum processing method and a substrate processing apparatus. According to this technique, the generation of particles is suppressed by changing the holding position of the substrate while rotating the substrate.

特許文献３には、基板の処理装置が開示されている。この技術は、ウェハの回転を伴った裏面洗浄の際に、ウェハの裏面から表面への洗浄液の回り込みを防止することを目的とする。この目的を達成するために、ウェハの外縁部の裏面に対向する位置に、環状の拡散抑制部材が設けられる。 Patent Document 3 discloses a substrate processing apparatus. The purpose of this technique is to prevent the cleaning liquid from flowing from the back surface of the wafer to the front surface during the back surface cleaning accompanied by the rotation of the wafer. In order to achieve this object, an annular diffusion suppressing member is provided at a position facing the back surface of the outer edge of the wafer.

特許文献４には、ウェーハ洗浄装置が開示されている。この技術によれば、ウェーハ上面を洗浄しているとき、ウェーハ下面の外周部にガスを吹付けることによって上面から下面への洗浄液の回り込みが抑制される。
特開２００５−１５８８６１号公報特開２００４−１１１９０２号公報特開２００２−３５９２２０号公報特開平８−６４５６８号公報 Patent Document 4 discloses a wafer cleaning apparatus. According to this technique, when cleaning the upper surface of the wafer, the gas is blown onto the outer peripheral portion of the lower surface of the wafer, thereby suppressing the cleaning liquid from flowing from the upper surface to the lower surface.
JP 2005-158861 A JP 2004-111902 A JP 2002-359220 A JP-A-8-64568

本特許出願の発明者は、上述したような通常のウエハ洗浄における、ある問題点に着目した。以下、その問題点について説明する。 The inventor of the present patent application focused on a certain problem in the normal wafer cleaning as described above. The problem will be described below.

図３は、ガイドピン４の付近（図２のＢの部分）の拡大図である。ウエハ３はガイドピン４の上に載せられる。ガイドピン４とウエハ３とは接触部１０で接触する。接触部１０の形状はガイドピン４の形状とウエハ３の形状に依存する。接触部１０の付近のガイドピン４とウエハ３の間には隙間１１が存在する。 FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the guide pin 4 (portion B in FIG. 2). The wafer 3 is placed on the guide pins 4. The guide pins 4 and the wafer 3 are in contact with each other at the contact portion 10. The shape of the contact portion 10 depends on the shape of the guide pins 4 and the shape of the wafer 3. A gap 11 exists between the guide pin 4 and the wafer 3 in the vicinity of the contact portion 10.

図４は、接触部１０付近の上面図である。ガイドピン４とウエハ３とが接触部１０で接触し、接触部１０の付近のガイドピン４とウエハ３との間には隙間１１が存在する。 FIG. 4 is a top view of the vicinity of the contact portion 10. The guide pins 4 and the wafer 3 are in contact with each other at the contact portion 10, and a gap 11 exists between the guide pins 4 and the wafer 3 in the vicinity of the contact portion 10.

図５は、ガイドピン４に載せられたウエハ３の上面にノズル８から純水９が供給されるタイミングの典型例を示す。図５（ａ）は、純水９が供給されるタイミングを示す。縦軸の“ｏｎ”は純水９が供給されていることを、“ｏｆｆ”は純水９の供給が停止されていることを示す。図５（ｂ）の縦軸は、ウエハ処理ステージ２の回転軸２ａを中心とする回転の回転数を示す。 FIG. 5 shows a typical example of the timing at which pure water 9 is supplied from the nozzle 8 to the upper surface of the wafer 3 placed on the guide pins 4. FIG. 5A shows the timing when the pure water 9 is supplied. “On” on the vertical axis indicates that pure water 9 is supplied, and “off” indicates that the supply of pure water 9 is stopped. The vertical axis in FIG. 5B indicates the number of rotations about the rotation axis 2 a of the wafer processing stage 2.

時刻ｔ１からｔ５までは洗浄工程である。時刻ｔ１からｔ５までの間、ウエハ３の上面に純水９が供給される。時刻ｔ１において純水９の供給が開始されると共に、ウエハ処理ステージ２の回転が開始される。回転数は徐々に上昇し、時刻ｔ３でｆ２に達する。時刻ｔ３からｔ５まで、回転数はｆ２に保たれる。時刻ｔ５において、純水９の供給が停止される。 From time t1 to t5 is a cleaning process. Pure water 9 is supplied to the upper surface of the wafer 3 from time t1 to time t5. At time t1, the supply of pure water 9 is started and the rotation of the wafer processing stage 2 is started. The rotational speed gradually increases and reaches f2 at time t3. From the time t3 to t5, the rotation speed is kept at f2. At time t5, the supply of pure water 9 is stopped.

時刻ｔ５からｔ６まではウエハ３上の水分を除去する工程である。時刻ｔ５において、ウエハ処理ステージ２の回転数がｆ２からより大きい値ｆ３への上昇を開始する。ウエハ処理ステージ２は、回転数ｆ３で所定時間回転することにより水分が除去された後、回転速度を落として停止する。 From time t5 to t6 is a process of removing moisture on the wafer 3. At time t5, the rotation speed of the wafer processing stage 2 starts to increase from f2 to a larger value f3. The wafer processing stage 2 stops at a lower rotational speed after moisture is removed by rotating at a rotational speed f3 for a predetermined time.

図６は、洗浄工程が始まる時刻ｔ１より前の、ガイドピン４付近を側面から見た断面図である。ウエハ３の上面（ウエハ裏面６）にパーティクル（除去されるべき汚れ）１２が付着しているとする。 FIG. 6 is a cross-sectional view of the vicinity of the guide pin 4 as viewed from the side before time t1 when the cleaning process starts. It is assumed that particles (dirt to be removed) 12 are attached to the upper surface (wafer back surface 6) of the wafer 3.

図７は、洗浄工程が開始されて間もなくの状態を示す。純水の流れ１３は、パーティクル１２を巻き込んで、遠心力によってウエハ３の外周方向に流れる。その後、図８に示されるように、パーティクル１２を含んだ純水の流れ１３は、ウエハ表面３の外縁部に沿って流れる。このとき、時刻ｔはｔ１＜ｔ＜ｔ３であり、ウエハ３の回転数はｆ２より小さい。図７は、純水供給開始直後の初期の洗浄状態を示しているが、初期の洗浄で除去できなかったパーティクル（より付着力の大きいパーティクル）は、その後のｔ５までに供給された純水によって、順次、除去される。 FIG. 7 shows a state shortly after the cleaning process is started. The pure water flow 13 entrains the particles 12 and flows toward the outer periphery of the wafer 3 by centrifugal force. Thereafter, as shown in FIG. 8, a flow 13 of pure water containing particles 12 flows along the outer edge portion of the wafer surface 3. At this time, time t is t1 <t <t3, and the rotation speed of the wafer 3 is smaller than f2. FIG. 7 shows the initial cleaning state immediately after the start of the supply of pure water. However, particles that cannot be removed by the initial cleaning (particles having a larger adhesive force) are caused by the pure water supplied until t5 thereafter. Are removed sequentially.

図９を参照して、純水の流れ１３はウエハ３の下面（ウエハ表面５）側に回り込む。パーティクル１２の一部は純水の流れ１３と共に落下し、他の一部はガイドピン４とウエハ３との隙間１１に滞留する。その結果、表面５の外縁付近にパーティクル１２が残留し付着する可能性がある。またパーティクル１２は、接触部１０の上流側において純水の流れ１３の流速が遅い領域、または接触部１０の下流側において純水の流れ１３の渦が発生する領域に残留し付着する可能性がある。 Referring to FIG. 9, pure water flow 13 wraps around the lower surface (wafer surface 5) of wafer 3. A part of the particles 12 falls together with the flow 13 of pure water, and the other part stays in the gap 11 between the guide pins 4 and the wafer 3. As a result, the particles 12 may remain and adhere near the outer edge of the surface 5. Further, the particles 12 may remain and adhere to a region where the flow rate of the pure water flow 13 is slow on the upstream side of the contact portion 10 or a region where the vortex of the pure water flow 13 occurs on the downstream side of the contact portion 10. is there.

図１０は、純水９を図５に示されるタイミングでウエハの裏面６に供給した場合の実験結果の典型的な例を示す。ウエハ表面５の外縁付近には２５２個のパーティクルが残留し付着していた。特に、ガイドピンに近いウエハ外縁付近にパーティクルが多い。ウエハの表面の外縁付近にパーティクルが残留し付着していると、以後の半導体素子を形成する工程で、付着部分に該当する半導体集積回路パターンに欠陥が生じ、歩留まり低下の要因となる。従って、ウエハの外縁付近に付着するパーティクル数を低減する技術が望まれる。 FIG. 10 shows a typical example of the experimental result when pure water 9 is supplied to the back surface 6 of the wafer at the timing shown in FIG. In the vicinity of the outer edge of the wafer surface 5, 252 particles remained and adhered. In particular, there are many particles near the outer edge of the wafer near the guide pins. If particles remain and adhere near the outer edge of the surface of the wafer, a defect is generated in the semiconductor integrated circuit pattern corresponding to the adhering portion in the subsequent process of forming a semiconductor element, which causes a decrease in yield. Therefore, a technique for reducing the number of particles adhering to the vicinity of the outer edge of the wafer is desired.

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 In the following, means for solving the problem will be described using the numbers used in [Best Mode for Carrying Out the Invention] in parentheses. These numbers are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Best Mode for Carrying Out the Invention]. However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in [Claims].

本発明による半導体製造方法は、半導体ウエハ（３）を支持部材（４）の上に載せるステップと、その半導体ウエハを静止した状態から第１の回転数に到達するまで加速する加速ステップと、第１の回転数にて所定の時間、半導体ウエハを定速で回転させる回転ステップとを備える。加速ステップにおける回転数が設定値（ｆ１）を超えた後に、半導体ウエハに液体（９）の供給が開始され処理が施される。 A semiconductor manufacturing method according to the present invention includes a step of placing a semiconductor wafer (3) on a support member (4), an acceleration step of accelerating the semiconductor wafer from a stationary state until reaching a first rotational speed, A rotation step of rotating the semiconductor wafer at a constant speed at a rotation speed of 1 for a predetermined time. After the rotation speed in the acceleration step exceeds the set value (f1), the supply of the liquid (9) to the semiconductor wafer is started and processing is performed.

このような半導体製造方法によれば、半導体ウエハが設定値を超えた回転数まで加速されてから処理用の液体が供給されるため、半導体ウエハの外縁端からパーティクルを含む液体が遠心力で外側に飛ばされ、半導体ウエハの反対面側（下面側）に回り込むことが防止される。そのため、パーティクルがウエハの洗浄面の反対面側に回り込むことなく除去される。 According to such a semiconductor manufacturing method, since the processing liquid is supplied after the semiconductor wafer is accelerated to a rotational speed exceeding a set value, the liquid containing particles is externally exposed by centrifugal force from the outer edge of the semiconductor wafer. And is prevented from going around to the opposite surface side (lower surface side) of the semiconductor wafer. Therefore, the particles are removed without going around to the opposite side of the cleaning surface of the wafer.

本発明により、ウエハ上の外縁付近に残留し付着するパーティクル数を抑制する処理方法が提供される。 The present invention provides a processing method that suppresses the number of particles remaining and adhering to the vicinity of the outer edge of a wafer.

以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態について説明する。
［実施の第１形態］
本実施の形態では、ウエハ裏面を上向きにして、液体による処理として純水による洗浄を行う場合について説明する。本実施の形態におけるウエハ３は、図１、図２に示されるようにウエハ３の下面の周辺部の一部が支持部材であるガイドピン４の上に載せられることにより、ウエハ３が支持される。こうしたウエハ３の支持方法は、例えば真空チャックでウエハを固定する方法やウエハの両面を挟んで固定する（挟持する）方法に比べて、ウエハ３に対する負担が小さくウエハ３を傷つける可能性が小さいため好ましい。とくに、本実施の形態のように、ウエハ裏面を上向きにして載置する場合、下面となる素子形成面側がガイドピンに触れる部分は周辺部の一部のみであって素子への影響は最小限におさえられる。これに対して真空チャック方式は、素子形成面を真空でチャックすることになってしまい、その部分の素子を傷つけるため、真空チャック方式の適用は好ましくない。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
In the present embodiment, a case will be described in which cleaning with pure water is performed as a liquid processing with the wafer back surface facing upward. As shown in FIGS. 1 and 2, the wafer 3 according to the present embodiment is supported by placing a part of the peripheral portion of the lower surface of the wafer 3 on the guide pins 4 that are support members. The Such a method of supporting the wafer 3 has a smaller burden on the wafer 3 and less likely to damage the wafer 3, compared to, for example, a method of fixing the wafer with a vacuum chuck or a method of fixing (holding) both surfaces of the wafer. preferable. In particular, as in this embodiment, when the wafer is placed with the back side facing upward, the part where the element forming surface, which is the lower side, touches the guide pins is only part of the peripheral part, and the influence on the element is minimal. It is held down. On the other hand, in the vacuum chuck system, the element forming surface is chucked with vacuum, and the element in that portion is damaged, and therefore the application of the vacuum chuck system is not preferable.

図１１は、本実施の形態における純水９の供給のタイミングを示す。時刻ｔ１からｔａまでは始動工程である。時刻ｔ１において、回転機構を備えたウエハ処理ステージ２の回転が開始される。ウエハ３は、接触部１０における摩擦力により、ウエハ処理ステージ２と同期して回転する。ウエハ処理ステージ２の回転数は徐々に増加し、時刻ｔ２において所定の回転数ｆ１に達する。ウエハ処理ステージ２の回転数は時刻ｔ２からさらに増加し、時刻ｔ３においてｆ２に達する。時刻ｔ３から所定の期間、ウエハ処理ステージ２は回転数ｆ２を保って回転する。 FIG. 11 shows the timing of supplying pure water 9 in the present embodiment. From time t1 to ta is a starting process. At time t1, rotation of the wafer processing stage 2 provided with the rotation mechanism is started. The wafer 3 rotates in synchronization with the wafer processing stage 2 by the frictional force at the contact portion 10. The rotation speed of the wafer processing stage 2 gradually increases and reaches a predetermined rotation speed f1 at time t2. The rotation speed of the wafer processing stage 2 further increases from time t2, and reaches f2 at time t3. The wafer processing stage 2 rotates while maintaining the rotation speed f2 for a predetermined period from time t3.

時刻ｔａ（ｔａ≧ｔ３）からｔｂまでは洗浄工程である。時刻ｔａにおいて、液体供給機構であるノズル８がウエハ３の上面への純水９の供給を開始する。このときのウエハ３の回転数はｆ２である。純水９を吐出するタイミングは、エアオペレーテッドバルブのスピードコントローラ等の微調整機構によって制御される。純水９の供給は時刻ｔｂまで続けられる。 From time ta (ta ≧ t3) to tb is a cleaning process. At time ta, the nozzle 8 serving as a liquid supply mechanism starts supplying pure water 9 to the upper surface of the wafer 3. The rotation speed of the wafer 3 at this time is f2. The timing of discharging the pure water 9 is controlled by a fine adjustment mechanism such as a speed controller of an air operated valve. The supply of pure water 9 is continued until time tb.

時刻ｔ５からｔ６まではウエハ３上の水分を除去する工程である。時刻ｔｂにおいて純水９の供給が停止される。時刻ｔ５＝ｔｂにおいて、ウエハ処理ステージ２の回転数がｆ２からより大きい値ｆ３への上昇を開始する。ウエハ処理ステージ２が回転数ｆ３で所定時間回転することにより水分が除去される。その後、回転速度は低下し、時刻ｔ６で０になる。 From time t5 to t6 is a process of removing moisture on the wafer 3. At time tb, the supply of pure water 9 is stopped. At time t5 = tb, the rotation speed of the wafer processing stage 2 starts to increase from f2 to a larger value f3. The wafer processing stage 2 is rotated at a rotation speed f3 for a predetermined time to remove moisture. Thereafter, the rotation speed decreases and becomes 0 at time t6.

図１２は、上記洗浄工程の時刻ｔａとｔｂの間におけるガイドピン４付近の拡大図である。ノズルから供給された純水は、ウエハ３の上面（裏面６）のパーティクルを巻き込み、純水とパーティクルの流れ７となって、遠心力によってウエハ３の中心付近から外周の方向へ流れる。 FIG. 12 is an enlarged view of the vicinity of the guide pin 4 between the times ta and tb of the cleaning process. The pure water supplied from the nozzle entrains particles on the upper surface (back surface 6) of the wafer 3 to form a flow 7 of pure water and particles, which flows from the vicinity of the center of the wafer 3 toward the outer periphery by centrifugal force.

遠心力が大きいと、純水の流れはウエハ３の縁に沿って流れ落ちずに、ウエハ３の外周端から外側に吹き飛ばされる。この条件を満たす最小のウエハ３の回転数をｆ１とすると、洗浄工程の回転数ｆ２はｆ１よりも大きい値に設定される。そのため洗浄工程では図１２に示されるように、純水とパーティクルの流れ７はウエハ３に沿って下面側に流れずに、外周端から外側に吹き飛ばされる。 When the centrifugal force is large, the flow of pure water does not flow down along the edge of the wafer 3 but is blown away from the outer peripheral edge of the wafer 3. Assuming that the minimum number of rotations of the wafer 3 satisfying this condition is f1, the number of rotations f2 in the cleaning process is set to a value larger than f1. Therefore, in the cleaning process, as shown in FIG. 12, the pure water and the particle flow 7 are blown off from the outer peripheral end without flowing along the wafer 3 to the lower surface side.

図１２に示される状態が実現され、パーティクルがウエハ３の下面に回り込むことを抑制するために、上記ｔ２における所定の回転数ｆ１が適切に設定される。言い換えれば、回転数ｆ１は、ガイドピン４とウエハ３の外周縁との間に液体の流れが発生しない最小の回転数に設定される。具体的には、ｆ１は例えば３００ｒｐｍである。ｆ２は例えば１０００ｒｐｍである。 The state shown in FIG. 12 is realized, and the predetermined rotation speed f1 at t2 is appropriately set in order to suppress particles from entering the lower surface of the wafer 3. In other words, the rotation speed f1 is set to the minimum rotation speed at which no liquid flows between the guide pins 4 and the outer peripheral edge of the wafer 3. Specifically, f1 is, for example, 300 rpm. For example, f2 is 1000 rpm.

図１３を参照して、純水とパーティクルの流れ７（図１２）に含まれる純水９とパーティクル１２に働く力について説明する。一定の角速度ωで回転するウエハ３上の、中心から半径ｒａの位置にある純水９（単位質量）に働く遠心力Ｆは、下式で表される。
Ｆ＝ｍ×ｒａ×ω^２
その純水9の中にある単位質量ｎのパーティクル１２に働く遠心力Ｌ_１は、下式で表される。
Ｌ_１＝Ｆ＋ｎ×ｒａ×ω^２
従って、次式が成り立つ。
（１）Ｌ_１＝（ｍ＋ｎ）×ｒａ×ω^２ With reference to FIG. 13, the force which acts on the pure water 9 and the particle 12 contained in the flow 7 (FIG. 12) of a pure water and a particle is demonstrated. A centrifugal force F acting on pure water 9 (unit mass) located at a radius ra from the center on the wafer 3 rotating at a constant angular velocity ω is expressed by the following equation.
F = m × ra × ω ²
Centrifugal force L ₁ acting on the particles 12 of unit mass n in the pure water 9 is expressed by the following equation.
L ₁ = F + n × ra × ω ²
Therefore, the following equation holds.
(1) L ₁ = (m + n) × ra × ω ²

パーティクル１２は、遠心力Ｌ_１によってウエハ３の端部に向かって純水９と共に移動する。パーティクル１２がウエハ３の端部に到達したとき、遠心力Ｌ_１は、パーティクル１２の自重と純水９の表面張力によりウエハ３の端部から下面に回り込もうとする力よりもはるかに大きい。そのため、純水９と純水９に含まれるパーティクル１２とはウエハ３の端部から外部に離れて除去される。 Particles 12, towards the edge of the wafer 3 moves with pure water 9 by the centrifugal force L _1. When the particle 12 reaches the end of the wafer 3, the centrifugal force L ₁ is much larger than the force that tries to go from the end of the wafer 3 to the lower surface due to the weight of the particle 12 and the surface tension of the pure water 9. . Therefore, the pure water 9 and the particles 12 contained in the pure water 9 are removed away from the edge of the wafer 3 to the outside.

発明者は、この方法によってウエハ３を洗浄した場合にウエハ３の下面の外縁付近に残留し付着したパーティクルの数を検出した。この実験は、純水９を供給するタイミングを除いては、図１０の実験と同じ条件で行われた。その結果、図１０に示された例に比べて、パーティクル数が０個〜４個程度と激減した。パーティクル数が４個の場合のウエハマップ例が図１４に示されている。この実験により残留したパーティクルの数は４個であった。図１０に示された例に比べて、残留したパーティクルが激減した。 The inventor detected the number of particles that remained and adhered to the vicinity of the outer edge of the lower surface of the wafer 3 when the wafer 3 was cleaned by this method. This experiment was performed under the same conditions as the experiment of FIG. 10 except for the timing of supplying pure water 9. As a result, compared with the example shown in FIG. 10, the number of particles was drastically reduced to about 0-4. An example of a wafer map when the number of particles is four is shown in FIG. The number of particles remaining in this experiment was four. Compared with the example shown in FIG. 10, the remaining particles were drastically reduced.

さらに発明者は、上記の洗浄方法で洗浄されたウエハを用いた場合、ウエハ表面（素子形成面）の製品上の欠陥数が、従来の洗浄方法によるウエハ表面の製品上の欠陥数に対して、１／３から１／４程度に実際に低減することを、統計調査により確認した。 Furthermore, when the wafer cleaned by the above-described cleaning method is used, the inventor has the number of defects on the product on the wafer surface (element formation surface) to the number of defects on the product on the wafer surface by the conventional cleaning method. It was confirmed by statistical survey that the actual reduction was reduced from about 1/3 to about 1/4.

以上に説明した方法で洗浄されたウエハ３のウエハ表面５に、半導体集積回路など半導体素子のパターンが形成される。この洗浄方法により洗浄されたウエハ３はパーティクルが少ないため、形成された回路に欠陥が少ない。そのため半導体装置の歩留まりが向上する。 A pattern of a semiconductor element such as a semiconductor integrated circuit is formed on the wafer surface 5 of the wafer 3 cleaned by the method described above. Since the wafer 3 cleaned by this cleaning method has few particles, the formed circuit has few defects. Therefore, the yield of semiconductor devices is improved.

本実施の形態における半導体製造装置は、上記の半導体製造方法を自動的に実施することができる。そのために、ウエハ処理ステージ２は制御機構を備えている。その制御機構は、ウエハ３を静止した状態から回転数ｆ２に到達するまで加速する加速手段と、回転数ｆ２で所定の時間定速で回転させる定速回転手段とを有する。ノズル８は、定速回転手段がウエハ３を回転数ｆ２で回転させているときにウエハ３の上面に自動的に純水９を供給する。ウエハ処理ステージ２の制御機構は更に、時刻ｔ５までにノズル８が純水９の供給を停止した後、ウエハ３の回転数をｆ２より大きいｆ３に上昇させることによりウエハ３を乾燥させる乾燥手段を備える。 The semiconductor manufacturing apparatus in the present embodiment can automatically perform the semiconductor manufacturing method described above. For this purpose, the wafer processing stage 2 includes a control mechanism. The control mechanism includes acceleration means for accelerating the wafer 3 from a stationary state until reaching the rotation speed f2, and constant speed rotation means for rotating the rotation speed f2 at a constant speed for a predetermined time. The nozzle 8 automatically supplies pure water 9 to the upper surface of the wafer 3 when the constant speed rotating means rotates the wafer 3 at the rotation speed f2. The control mechanism of the wafer processing stage 2 further includes drying means for drying the wafer 3 by increasing the number of rotations of the wafer 3 to f3 larger than f2 after the nozzle 8 stops supplying pure water 9 by time t5. Prepare.

［実施の第２形態］
図１５は、実施の第２形態における純水９の供給のタイミングを示す。 [Second Embodiment]
FIG. 15 shows the timing of supplying pure water 9 in the second embodiment.

時刻ｔ１からｔａまでは始動工程である。時刻ｔ１において、ウエハ処理ステージ２の回転が開始される。ウエハ３は、接触部１０における摩擦力により、ウエハ処理ステージ２に同期して回転する。ウエハ処理ステージ２の回転数は徐々に増加し、時刻ｔ２において所定の回転数ｆ１に達する。ウエハ処理ステージ２の回転数は時刻ｔ２からさらに増加する。時刻ｔａ（ｔａ＞ｔ２）においては回転数はｆａ（ｆａ＞ｆ１）である。 From time t1 to ta is a starting process. At time t1, rotation of the wafer processing stage 2 is started. The wafer 3 rotates in synchronization with the wafer processing stage 2 due to the frictional force at the contact portion 10. The rotation speed of the wafer processing stage 2 gradually increases and reaches a predetermined rotation speed f1 at time t2. The number of rotations of wafer processing stage 2 further increases from time t2. At the time ta (ta> t2), the rotational speed is fa (fa> f1).

時刻ｔａからｔｂまでは洗浄工程である。時刻ｔａにおいて、ウエハ３の上面への純水９の供給が開始される。このときのウエハ３の回転数はｆａであり、より大きい回転数に上昇中である。ウエハ３の回転数は、時刻ｔ３においてｆ２に達し、時刻ｔ３から所定の期間、回転数はｆ２に保たれる。純水９の供給は時刻ｔｂまで続けられる。 From time ta to tb is a cleaning process. At time ta, supply of pure water 9 to the upper surface of the wafer 3 is started. At this time, the rotation speed of the wafer 3 is fa, and is increasing to a higher rotation speed. The rotational speed of the wafer 3 reaches f2 at time t3, and the rotational speed is maintained at f2 for a predetermined period from time t3. The supply of pure water 9 is continued until time tb.

この実施の形態における純水吐出時刻ｔａのウエハ３の回転数ｆａは、例えば実施の第１形態における純水吐出時刻ｔａにおける回転数ｆ２の１／２程度である。以下に説明するように、この回転数は、パーティクル１２と純水９がウエハ３の下面へ回り込むことを抑制するのに十分である。 The rotation speed fa of the wafer 3 at the pure water discharge time ta in this embodiment is, for example, about ½ of the rotation speed f2 at the pure water discharge time ta in the first embodiment. As will be described below, this rotational speed is sufficient to prevent the particles 12 and pure water 9 from entering the lower surface of the wafer 3.

図１６を参照して、例えばウエハ３の角速度が実施の第１形態の角速度ωの１／２程度であるときに、純水９の中にあるパーティクル１２に働く遠心力Ｌ_２は、次式（２）で表される。
（２）Ｌ_２＝（ｍ＋ｎ）×ｒａ×（ω／２）^２
純水９とパーティクル１２には、遠心力と直角方向に加速度Ａが働いている。この加速度Ａによる力Ｋは、ニュートンの法則により次式で表される。
Ｋ＝（ｍ＋ｎ）×Ａ
加速度Ａ＝ｒａ×（ω／２）を代入すると、Ｋは次式（３）で表される。
（３）Ｋ＝（ｍ＋ｎ）×ｒａ×（ω／２） Referring to FIG. 16, for example, when the angular velocity of the wafer 3 is about ½ of the angular velocity ω of the first embodiment, the centrifugal force L ₂ acting on the particles 12 in the pure water 9 is expressed by the following equation: It is represented by (2).
(2) L ₂ = (m + n) × ra × (ω / 2) ²
An acceleration A acts on the pure water 9 and the particles 12 in the direction perpendicular to the centrifugal force. The force K due to the acceleration A is expressed by the following equation according to Newton's law.
K = (m + n) × A
Substituting acceleration A = ra × (ω / 2), K is expressed by the following equation (3).
(3) K = (m + n) × ra × (ω / 2)

純水９に巻き込まれているパーティクル１２には、遠心力Ｆと力Ｋが両方作用する。ＦとＫの合成力Ｐは、幾何学的関係から、次式で表される。
Ｐ^２＝Ｌ_２ ^２＋Ｋ^２
すなわち、Ｐは次式で表される。
Ｐ＝√（Ｌ_２ ^２＋Ｋ^２）
上式に式（２）、（３）を代入すると、合成力Ｐは次式で表される。
（４）Ｐ＝（ｍ＋ｎ）×ｒａ×ω√（ω^２＋４） Both centrifugal force F and force K act on the particles 12 entrained in the pure water 9. The combined force P of F and K is expressed by the following formula from the geometric relationship.
P ² = L ₂ ² + K ²
That is, P is expressed by the following equation.
P = √ (L ₂ ² + K ² )
When the expressions (2) and (3) are substituted into the above expression, the resultant force P is expressed by the following expression.
(4) P = (m + n) × ra × ω√ (ω ² +4)

パーティクル１２は、合成力Ｐによってウエハ３の端部に向かって純水９と共に移動する。パーティクル１２がウエハ３の端部に到達したとき、合成力Ｐは、パーティクル１２の自重と純水９の表面張力によりウエハ３の端部から下面に回り込もうとする力よりもはるかに大きい。そのため、純水９と純水９に含まれるパーティクル１２とはウエハ３の端部から外部に離れて除去される。 The particles 12 move together with the pure water 9 toward the end of the wafer 3 by the synthetic force P. When the particles 12 reach the end of the wafer 3, the resultant force P is much larger than the force that tends to go from the end of the wafer 3 to the lower surface due to the weight of the particles 12 and the surface tension of the pure water 9. Therefore, the pure water 9 and the particles 12 contained in the pure water 9 are removed away from the edge of the wafer 3 to the outside.

本実施の形態における半導体製造装置は、上記の半導体製造方法を自動的に実施することができる。そのために、ウエハ処理ステージ２は、ウエハ３を静止した状態から回転数ｆ２に到達するまで加速する加速手段と、回転数ｆ２で所定の時間定速で回転させる定速回転手段とを有する。ノズル８は、加速手段が加速中でありウエハ３の回転数がｆ１を超えた後のタイミングでウエハ３の上面に自動的に純水９を供給する。 The semiconductor manufacturing apparatus in the present embodiment can automatically perform the semiconductor manufacturing method described above. For this purpose, the wafer processing stage 2 has acceleration means for accelerating the wafer 3 from a stationary state until reaching the rotation speed f2, and constant speed rotation means for rotating the rotation speed f2 at a constant speed for a predetermined time. The nozzle 8 automatically supplies pure water 9 to the upper surface of the wafer 3 at a timing after the acceleration means is accelerating and the rotation speed of the wafer 3 exceeds f1.

実施の第１形態及び第２形態において、ウエハ３は純水９によって洗浄された。純水による洗浄に代えて、他の種類の液体によりウエハ３が表面処理される場合にも、本発明は好適に適用される。そのような例として、洗浄用の酸またはアルカリ、エッチング用の薬液（例えばリン酸）が挙げられる。 In the first and second embodiments, the wafer 3 was cleaned with pure water 9. The present invention is preferably applied to the case where the wafer 3 is surface-treated with another type of liquid instead of cleaning with pure water. Examples thereof include cleaning acid or alkali, and etching chemical (for example, phosphoric acid).

また、実施の第１形態及び第２形態においてはウエハ裏面６が上に向けられて洗浄されたが、ウエハ表面５（素子形成面）の洗浄についても、本発明は好適に適用される。ウエハ表面が処理されるときにウエハ裏面６にパーティクルが付着すると、後の工程の、例えば、ウェット処理槽での汚染や他のウエハへの再付着が発生する可能性がある。また、露光処理工程で、裏面のパーティクル付着位置においてウエハに盛り上がりが生じ、フォーカスが合わなくなる可能性がある。本発明を適用することにより、裏面へのパーティクル付着が抑制され、これらの問題の発生が防止される。 Further, in the first and second embodiments, the wafer back surface 6 is directed upward and cleaned, but the present invention is also suitably applied to cleaning the wafer surface 5 (element forming surface). If particles adhere to the wafer back surface 6 when the wafer surface is processed, there is a possibility that contamination in a wet process tank or reattachment to another wafer may occur in a later process. In addition, in the exposure processing step, the wafer may swell at the particle adhesion position on the back surface, and the focus may not be achieved. By applying the present invention, particle adhesion to the back surface is suppressed and the occurrence of these problems is prevented.

図１は、ウエハの上面図である。FIG. 1 is a top view of a wafer. 図２は、ウエハの側面図である。FIG. 2 is a side view of the wafer. 図３は、ガイドピン付近の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the guide pin. 図４は、ガイドピン付近の上面図である。FIG. 4 is a top view of the vicinity of the guide pin. 図５は、背景技術における純水の供給のタイミングを示す。FIG. 5 shows the timing of supplying pure water in the background art. 図６は、ガイドピン付近の純水の流れを示す。FIG. 6 shows the flow of pure water near the guide pin. 図７は、ガイドピン付近の純水の流れを示す。FIG. 7 shows the flow of pure water near the guide pin. 図８は、ガイドピン付近の純水の流れを示す。FIG. 8 shows the flow of pure water near the guide pins. 図９は、ガイドピン付近の純水の流れを示す。FIG. 9 shows the flow of pure water near the guide pins. 図１０は、背景技術における実験結果を示す。FIG. 10 shows experimental results in the background art. 図１１は、実施の第１形態における純水の供給のタイミングを示す。FIG. 11 shows the timing of supplying pure water in the first embodiment. 図１２は、ガイドピン付近の純水の流れを示す。FIG. 12 shows the flow of pure water near the guide pins. 図１３は、パーティクルに働く力について説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the force acting on the particles. 図１４は、実施の第１形態における実験結果を示す。FIG. 14 shows the experimental results in the first embodiment. 図１５は、実施の第２形態における純水の供給のタイミングを示す。FIG. 15 shows the timing of supplying pure water in the second embodiment. 図１６は、パーティクルに働く力について説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining the force acting on the particles.

符号の説明Explanation of symbols

２…ウエハ処理ステージ
２ａ…回転軸
３…ウエハ
４…ガイドピン
５…ウエハ表面
６…ウエハ裏面
７…純水とゴミの流れ
８…ノズル
９…純水
１０…接触部
１１…隙間
１２…パーティクル 2 ... wafer processing stage 2a ... rotary shaft 3 ... wafer 4 ... guide pin 5 ... wafer surface 6 ... wafer back surface 7 ... flow of pure water and dust 8 ... nozzle 9 ... pure water 10 ... contact portion 11 ... gap 12 ... particles

Claims

半導体ウエハを支持部材の上に載せるステップと、
前記半導体ウエハを静止した状態から第１の回転数に到達するまで加速する加速ステップと、
前記第１の回転数にて所定の時間、前記半導体ウエハを定速で回転させる回転ステップとを具備し、
前記加速ステップにおける回転数が設定値を超えた後、且つ前記第１の回転数に到達する以前に、前記半導体ウエハに液体の供給を開始し処理を施すことを特徴とする半導体製造方法。 Placing a semiconductor wafer on a support member;
An acceleration step of accelerating the semiconductor wafer from a stationary state until reaching a first rotational speed;
A rotation step of rotating the semiconductor wafer at a constant speed for a predetermined time at the first rotation number,
A semiconductor manufacturing method characterized in that after the number of rotations in the acceleration step exceeds a set value and before reaching the first number of rotations , supply of liquid to the semiconductor wafer is started and processing is performed.

前記液体の供給の開始は、前記加速ステップにおける回転数が前記設定値を超えてから前記第１の回転数に到達するまでの間であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造方法。 2. The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the supply of the liquid starts from a time when the rotational speed in the acceleration step exceeds the set value until the first rotational speed is reached. .

前記液体の供給の開始は前記回転ステップ中であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造方法。 The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the liquid supply is started during the rotation step.

前記回転ステップの終了後、前記半導体ウエハの回転数を前記第１の回転数よりも大きい第２の回転数に上昇させて、前記液体の供給をせずに、前記半導体ウエハを乾燥させるステップをさらに有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の半導体製造方法。 After the rotation step, the semiconductor wafer is dried without increasing the number of rotations of the semiconductor wafer to a second number of rotations greater than the first number of rotations and supplying the liquid. The semiconductor manufacturing method according to claim 1, further comprising:

前記液体は純水であり、前記処理は前記半導体ウエハの上面の洗浄であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の半導体製造方法。 The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the liquid is pure water, and the treatment is cleaning of an upper surface of the semiconductor wafer.

半導体ウエハをその下面の一部で支持することにより載置する支持部材と、
前記支持部材を回転させることによって前記半導体ウエハを回転させる回転機構と、
前記半導体ウエハの上面に液体を供給する液体供給機構とを具備する半導体製造装置であって、
前記回転機構は、前記半導体ウエハを第１の回転数に到達するまで加速する手段と、前記半導体ウエハを前記第１の回転数にて所定の時間定速で回転させる手段とを有し、
前記液体供給機構は、前記加速の間の回転数が設定値を超えた後、且つ前記第１の回転数に到達する以前に、前記半導体ウエハに液体の供給を開始し前記半導体ウエハの上面に処理を施すことを特徴とする半導体製造装置。 A support member for placing the semiconductor wafer by supporting it on a part of its lower surface;
A rotation mechanism for rotating the semiconductor wafer by rotating the support member;
A semiconductor manufacturing apparatus comprising a liquid supply mechanism for supplying a liquid to the upper surface of the semiconductor wafer,
The rotating mechanism includes means for accelerating the semiconductor wafer until it reaches a first rotational speed, and means for rotating the semiconductor wafer at a constant speed for a predetermined time at the first rotational speed,
The liquid supply mechanism starts supplying the liquid to the semiconductor wafer after the rotational speed during the acceleration exceeds a set value and before the first rotational speed is reached. A semiconductor manufacturing apparatus that performs processing.

前記液体の供給の開始は、前記加速における回転数が前記設定値を超えてから前記第１の回転数に到達するまでの間であることを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the supply of the liquid starts from a time when the rotation speed in the acceleration exceeds the set value to reach the first rotation speed.

前記液体の供給の開始は、前記第１の回転数で回転中の間であることを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the supply of the liquid starts during the rotation at the first rotation speed.

前記半導体ウエハを前記第１の回転数にて所定の時間定速で回転させた後、
前記液体供給機構は前記液体の供給を中止し、前記回転機構は前記第１の回転数より大きい第２の回転数に上昇させて、前記半導体ウエハを乾燥させる手段をさらに有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一に記載の半導体製造装置。 After rotating the semiconductor wafer at the first rotation speed at a constant speed for a predetermined time,
The liquid supply mechanism further includes means for stopping the supply of the liquid, and the rotation mechanism further increases the second rotation speed higher than the first rotation speed to dry the semiconductor wafer. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6.

前記液体は純水であり、前記処理は前記半導体ウエハの上面の洗浄であることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一に記載の半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 6, wherein the liquid is pure water, and the treatment is cleaning of an upper surface of the semiconductor wafer.